nghiên cứu công nghệ sản xuất chế phẩm oryzanol từ cám gạo để chế biến thực phẩm chức năng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ
NÔNG NGHIỆP
VÀ
PTNT
HỌC VIỆN

N
Ô
N
G

N
GH
I
ỆP
VIỆT NAM






NGUYỄN THỊ DUNG






NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHẾ PHẨM

ɤ
-
ORYZANOL TỪ CÁM GẠO ĐỂ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM
CHỨC NĂNG






L
UẬN

VĂN

T
H
Ạ
C

S
Ĩ

H
À

N
Ộ
I
,
NĂ
M
2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ
NÔNG NGHIỆP
VÀ
PTNT
HỌC VIỆN

N
Ô
N
G

N
GH
I
ỆP

VIỆT NAM





NGUYỄN THỊ DUNG





NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHẾ PHẨM ɤ-
ORYZANOL TỪ CÁM GẠO ĐỂ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM
CHỨC NĂNG






C
H
UY
Ê
N N
G
ÀN
H

:
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
M
Ã

S
Ố
: 60.44.03.01







N
G
Ư
Ờ
I

H
Ư
Ớ
N
G

DẪN

KHO

A

HỌ
C
:

NGUYỄN XUÂN THÀNH





H
À

N
Ộ
I
,
2015

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận
này là trung thực.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận này
đã được cám ơn và các thông tin được trích dẫn trong khóa luận này đã được ghi

rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày tháng năm 2015
Học viên


Nguyễn Thị Dung









Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page ii

LỜI CẢM ƠN

Khóa luận tốt nghiệp này được thực hiện tại Viện Cơ điện nông nghiệp
và Công nghệ sau thu hoạch dưới sự hướng dẫn của Th.S. Nguyễn Đức Tiến –
Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch và PGS.TS. Nguyễn
Xuân Thành – Bộ môn Vi sinh vật – Khoa Môi trường, Học viện Nông
nghiệp Việt Nam
Để hoàn thành được luận văn này, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi đã
nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ và hướng dẫn của các thầy giáo, cô giáo, gia đình
và bè bạn xung quanh.
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Xuân Thành – Bộ môn Vi
sinh vật – Khoa Môi trường, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã hướng dẫn,

động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn tới ThS. Nguyễn Đức Tiến – Trưởng
Bộ môn Nghiên cứu phụ phẩm và Môi trường nông nghiệp – Viện Cơ điện nông
nghiệp và Công nghê sau thu hoạch đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi trong
quá trình thực hiện đề tài.
Đồng thời, tôi xin được cảm ơn các anh, chị ở Bộ môn Nghiên cứu phụ
phẩm và Môi trường nông nghiệp – Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ
sau thu hoạch đã hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này.
Cuối cùng tôi xin gửi tới gia đình và bạn bè đã là nguồn động viên, giúp
đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu những lời cảm ơn chân thành nhất.





Hà Nội, ngày tháng năm 2015
Học viên


Nguyễn Thị Dung
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page iii

MỤC LỤC
Lời cam đoan i
Lời cảm ơn ii
Mục lục iii
Danh mục bảng biểu vii
Danh mục hình ix
Danh mục chữ viết tắt x

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1. Cám gạo nguyên liệu 3

1.2. Hiện trạng cám gạo ở Việt Nam 11

1.3. Các ứng dụng của cám gạo 13

1.3.1. Sử dụng cám gạo làm thức ăn chăn nuôi. 13

1.3.2. Sử dụng cám gạo lấy dầu 13

1.3.3. Cám gạo dùng xử lý nước thải 13

1.3.4. Cám gạo dùng làm đẹp 14

1.3.5. Các ứng dụng khác của cám gạo 14

1.4. Các vấn đề ô nhiễm môi trường phát sinh trong quá trình sản xuất 14

1.4.1.Quá trình thất thoát nguyên, vật liệu trong khâu vận chuyển, bảo quản
vật liệu 14

1.4.2. Các nguồn nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất 14

1.4.3. Chất thải rắn. 15

1.4.4. Khí thải 15

1.5. Kiểm soát ô nhiễm trong toàn bộ quy trình sản xuất
ɤ
- oryzanol từ cám gạo.15

1.5.1. Các phương pháp xử lý nước thải 15

1.5.1.1. Hồi lưu nước thải 15

1.5.2. Xử lý chất thải rắn và khí thải 15

1.4.
ɤ
- oryzanol 16

1.4.1. Thành phần và cấu tạo của ɤ - oryzanol ………………………………16

1.4.2. Hoạt chất sinh học ɤ- oryzanol 19

1.4.2.1. Đặc tính chống oxy hóa 19

1.4.2.2. Tác dụng với cholesterol và giảm tăng lipit máu. 20

1.4.2.3. Điều tiết hoocmon kích thích tuyến giáp 21

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page iv

1.4.2.4. Hiệu lực với bệnh mãn kinh 21

1.4.2.5. Làm trắng da, kích hoạt của tuyến bã nhờn, tăng khả năng chịu
nhiệt của da và chống dị ứng. 22

1.4.2.6. Hiệu lực với bệnh ung thư 24

1.4.2.7. Hiệu ứng chống viêm 24

1.4.2.8. Những thuộc tính sinh lý khác 33 24

1.4.3. Trao đổi chất và hấp thu ɤ- oryzanol 27

1.4.4. Tính an toàn của ɤ- oryzanol . 27

1.4.4.1. Tính an toàn về độc cấp tính 27

1.4.4.2. Tính an toàn về độc mãn tính. 27

1.4.4.3. Tính an toàn về khả năng gây quái thai. 27

1.4.4.4. Tính an toàn về mức độ gây ung thư. 29

1.4.4.5. Tính an toàn về mức độ kích ứng da. 29

1.4.5. Ứng dụng, đóng gói và bảo quản chế phẩm ɤ- oryzanol . 29

1.4.6. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng ɤ- oryzanol 30

1.4.6.1. Trên thế giới 30

1.4.6.2. Trong nước 33

1.5. Phương pháp trích ly 28 34

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37

2.1. Đối tượng nghiên cứu 37

2.2. Phạm vi nghiên cứu 37

2.2.1. Địa điểm 37

2.2.2. Thời gian 37

2.3. Nội dung nghiên cứu 37

2.3.1. Xác định mẫu cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol 37

2.3.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám
gạo để sản xuất thực phẩm chức năng 37

2.3.3. Đánh giá hiệu quả kinh tế quy trình công nghệ tận dụng cám gạo để sản
xuất ɤ- oryzanol 38

2.4. Phương pháp nghiên cứu 38

2.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm 38

2.4.1.1. Xác định thành phần và chất lượng cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol 38

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page v

2.4.1.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ
cám gạo để sản xuất thực phẩm chức năng 39

2.4.2. Các chỉ tiêu nghiên cứu 43

2.4.2.1. Xác định độ ẩm nguyên liệu 44

2.4.2.2. Phương pháp phân tích hàm lượng ɤ- oryzanol 44

2.4.2.3. Xác định hiệu suất trích ly 46

2.4.2.4. Phân tích, đánh giá chỉ tiêu kim loại nặng 47

2.4.2.5. Phân tích, đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật 47

2.4.2.6. Phương pháp xử lý số liệu 47

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50

3.1. Xác định mẫu cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol 50

3.1.1. Xác định hàm lượng ɤ- oryzanol trong mẫu cám gạo Khang dân, Bắc
thơm, p6 50

3.1.2. Xác định phương pháp xử lý cám gạo cho trích ly ɤ- oryzanol từ cám
gạo 50

3.1.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm cám gạo nguyên liệu đến hiệu xuất

trích ly ɤ- oryzanol . 51

3.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám
gạo để sản xuất thực phẩm chức năng 52

3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hiệu suất trích ly Ǵ- oryzanol từ
cám gạo 52

3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi ethanol đến hiệu suất trích ly ɤ-
oryzanol từ cám gạo 53

3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất triết ly ɤ- oryzanol từ cám gạo . 54

3.2.4. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo
bằng ethanol. 55

3.2.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi ethanol 96
0
đến hiệu suất
trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo 56

3.2.6. Xây dựng quy trình trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo 57

3.2.7. Nghiên cứu tinh chế, tạo chế phẩm ɤ- oryzanol 59

3.2.7.1. Xác định lượng NaOH cho xà phòng hóa dịch trích ly cám gạo: 59

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page vi

3.2.7.2. Xác định thời gian xà phòng hóa dịch trích ly cám gạo 59

3.2.7.3. Xác định thời gian sấy hỗn hợp xà phòng. 59

3.2.7.4. Xác định thời gian trích ly ɤ- oryzanol bằng ethanol từ xà phòng: 60

3.2.7.5. Tách sáp và thu ɤ- oryzanol từ dịch trích ly 61

3.2.7.6. Quy trình tinh chế ɤ- oryzanol . 61

3.2.8. Ảnh hưởng của các yếu tố khác đến quá trình tinh chế tạo chế phẩm
ɤ
-
oryzanol từ cám gạo 62

3.2.8.1.Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất thu ɤ- oryzanol kết
tinh trong acetone 63

3.2.8.2. Nghiên cứu xác định thời gian làm lạnh kết tinh ɤ- oryzanol đến
hiệu xuất thu ɤ- oryzanol kết tinh trong acetone 65

3.2.8.3. Quy trình tạo chế phẩm ɤ- oryzanol 66

3.2.9. Đánh giá chỉ tiêu an toàn thực phẩm ɤ- oryzanol theo TCVN 68

3.2.9.1. Các chỉ tiêu lý hóa 68

3.2.9.2. Các chỉ tiêu vi sinh vật 68

3.2.9.3. Hàm lượng kim loại nặng 69

3.2.9.4. Hàm lượng các chất không mong muốn 69

3.2.10. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám
gạo. 69

3.2.11. Đánh giá hiệu quả kinh tế- kỹ thuật của công nghệ sản xuất chế phẩm
ɤ- oryzanol từ cám gạo 73

3.2.12. Chi phí cho sản xuất ở quy mô pilot: 74

3.2.13. Tính chi phí cho sản xuất 1 kg chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo: 76

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

PHỤ LỤC 1: THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT 82

PHỤ LỤC 2: MỘT SỐ HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ 83

PHỤ LỤC 3: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 94




Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU
STT Tên hình Trang

Bảng 1.1. Thành phần hoá học của cám gạo 5
Bảng 1.2. Thành phần của dầu cám gạo thô 10 5
Bảng 1.3. Các chất chống oxy hóa có trong cám gạo 7
Bảng 1.4. Lợi ích của một số chất dinh dưỡng quan trọng trong cám gạo. 10
Bảng 1.5. Các thành phần của ɤ- oryzanol 35 18
Bảng 1.6. Tác động của ɤ- oryzanol về các triệu chứng mãn kinh và rối loạn
chức năng 22
Bảng 3.1. Hàm lượng ɤ- oryzanol trong mẫu cám gạo giống lúa Khang dân,
Bắc thơm, P6 50
Bảng 3.2. Ảnh hưởng thời gian sấy và độ ẩm nguyên liệu đến hàm lượng hoạt
chất ɤ- oryzanol trích ly 51
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của loại dung môi đến hiệu suất trích ly 53
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của loại dung môi đến hiệu suất trích ly 54
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám
gạo bằng ethanol. 55
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol
từ cám gạo bằng ethanol 56
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi ethanol 96
0
đến hiệu
suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo 56
Bảng 3.8. Xác định thời gian xà phòng hóa dịch trích ly cám gạo ở 90
0
C 59

Bảng 3.9.Ảnh hưởng thời gian sấy đến độ ẩmcủa xà phòng sau khi sấy 60
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page viii

Bảng 3.10. Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol
từ hỗn hợp xà phòng 60
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của nhiệt độ kết tinh ɤ- oryzanol đến hiệu xuất thu ɤ-
oryzanol tinh thể. 63
Bảng 3.12. Ảnh hưởng thời gian làm lạnh kết tinh ɤ- oryzanol đến hiệu xuất
thu hồi ɤ- oryzanol kết tinh. 65
Bảng 3.13. Kết quả phân tích các chỉ tiêu lý hoá của sản phẩm 68
Bảng 3.14 .Kết quả phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật trong sản phẩm 68
Bảng 3.15. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong sản phẩm 69
Bảng 3.16. Hàm lượng các chất không mong muốn 69
Bảng 3.17. Chi phí sản xuất 568 gam chế phẩm ɤ- oryzanol 74
Bảng 3.18. Tính sản phẩm phụ thu được trong mô hình sản xuất ɤ- oryzanol : 76


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page ix

DANH MỤC HÌNH

STT Tên hình Trang

1.1. Cám gạo 3
1.2. Sơ đồ lớp cám trong hạt lúa 4
1.3. Cấu trúc phân tử của ɤ- oryzanol 16
1.4. Các cấu trúc hóa học và các thành phần chính của ɤ- oryzanol 17
1.5. Con đường chuyển hóa sinh học của ɤ- oryzanol 26

1.6. Tinh chế ɤ- oryzanol 31
1.7. Quy trình thu hồi ɤ- oryzanol từ phần xà phòng 32
2.1. Quy trình tinh chế ɤ- oryzanol 49
3.1. Quy trình công nghệ trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo 58
3.2. Quy trình tinh chế ɤ- oryzanol . 62
3.3. Quy trình tạo chế phẩm ɤ- oryzanol 67
3.4. Quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo 72






Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page x

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DNA Deoxyribonucleic axit
EDTA Ethylenediaminetetraacetic axit
EU European Union – Liên minh Châu Âu
GS Giáo sư
HDL High Density Lipoprotein – Lipoprotein tỷ trọng cao
HSTL Hiệu suất trích ly
HIV Human Immunodeficiency Virus – Vius suy giảm miễn dịch
HPV Human Papilloma Virus – Virus gây ung thư cổ tử cung
HBV Hepatitis B – Virus viêm gan B
SC – CO
2
Supercritical Carbon dioxide – CO

2
siêu tới hạn
TS Tiến sĩ
TPA Tissue Plasminogen Activator – Mô hoạt hóa plasminogen
TSH Thyroid Stimulating Hormone – Hoocmon kích thích tuyến giáp
TRH Thyrotropin Releasing Hormone – Nhân tốt giải phóng hoocmon
thyritropin
WHO World Health Organization – Tổ chức Y tế thế giới
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 1

MỞ ĐẦU

Việt Nam với gần 80% dân số sống bằng nghề nông, vì vậy trong sản
xuất nông nghiệp chúng ta đã sản xuất ra 1 lượng lớn nông sản, trong đó cây lúa
là một cây lương thực chủ đạo đáp ứng nhu cầu của hơn 90 triệu dân và một phần
dành cho xuất khẩu.
Do cấu tạo đặc thù của hạt thóc, vì vậy trong quá trình chế biến đã tạo
ra một lượng lớn cám gạo phụ phẩm. Đây là nguồn nguyên liệu rất có giá trị cho
nhiều hoạt động chế biến khác nhau. Với trên 9 triệu ha đất nông nghiệp, trong
đó có hai vùng đồng bằng phì nhiêu đó là vùng đồng bằng Sông Cửu Long và
đồng bằng sông Hồng. Hai vùng này là vùng trồng lúa được xếp vào loại tốt nhất
của thế giới. Năm 2009, giá trị sản lượng của nông nghiệp đạt 71,473 nghìn tỷ
đồng ( giá trị so với năm 1994), tăng 1,32% so với năm 2008. Nền nông nghiệp
chiếm 13,85% tổng sản phẩm trong nước (Theo cục thống kê Việt Nam 2009).
Chính vì thế nông nghiệp vẫn là nghành kinh tế quan trọng của Việt Nam hiện
nay. Trong năm 2005, có khoảng 60% lao động làm việc trong lĩnh vực nông,
lâm nghiệp và thủy sản. Sản lượng nông nghiệp xuất khẩu chiếm khoảng 30%
trong năm 2005. Việc tự do hóa sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là xuất khẩu lúa
gạo, đã giúp Việt Nam là nước đúng thứ hai trên thế giới về xuất khẩu gạo.

Ngoài ra còn có những nông sản quan trọng khác như cà phê, sợi bông, đậu
phộng
Bên cạnh mức tăng trưởng xuất khẩu nông sản còn đọng lại vấn đề về các
bãi chứa, đầu ra cho các phế phẩm nông nghiệp sau thu hoạch như rơm rạ, vỏ
trấu, cám gạo Số liệu hàng trăm ngàn tấn nông sản xuất khẩu hàng năm, tương
ứng với con số gấp nhiều lần như thế về phế phẩm nông nghiệp thải ra môi
trường sẽ là vấn nạn đe dọa ô nhiễm môi trường cho các tỉnh đang có thế mạnh
về sản xuất nông nghiệp.
Trong quá trình chế biến lúa đã tạo ra một lượng lớn cám gạo phụ phẩm
hiện nay chưa sử dụng hiệu quả. Với lượng cám gạo chiếm khoảng 10% so với
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 2

lúa, thì cám gạo thải ra hàng năm trong các cơ sở chế biến của nước ta ước
khoảng trên 45 triệu tấn tấn cám gạo. Đây là nguồn nguyên liệu rất có giá trị cho
hoạt động chế biến, thức ăn thủy sản cũng như việc trích ly dầu cám gạo, sử dụng
trong sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm… , vẫn chưa có một biện pháp lưu trữ tối
ưu. Đây chính là một trong những nguồn thải gây ô nhiễm môi trường gián tiếp
đang được công chúng và các nhà quản lý môi trường quan tâm tìm cách xử lý.
Chính vì thế mà cần có những phương pháp những nghiên cứu khả thi và
hiệu quả để tận dụng nguồn phế thải nông nghiệp dồi dào hiện nay và đề tài:
“Nghiên cứu công nghệ sản xuất chế phẩm
ɤ
- oryzanol từ cám gạo để chế biến
thực phẩm chức năng” được chọn làm đề tài luận văn.


Mục đích nghiên cứu
Sử dụng cám gạo sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol đạt chỉ tiêu an toàn vệ
sinh thực phẩm để chế biến thực phẩm chức năng đạt TCVN.

 Yêu cầu của đề tài
- Xác định thành phần và chất lượng cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol
- Xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanoltừ cám gạo để sản
xuất thực phẩm chức năng
- Đánh giá hiệu quả kinh tế quy trình công nghệ tận dụng cám gạo để sản
xuất ɤ- oryzanol

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 3

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Cám gạo nguyên liệu
Trong quy trình xay xát và chế biến gạo, sau khi thu được sản phẩm chính
là gạo thì còn một sản phẩm phụ có giá trị sử dụng khá cao và có giá thành rất
thấp - đó chính là cám gạo. Từ thời xa xưa người ta đã biết sử dụng cám gạo làm
thức ăn chăn nuôi, sau này cùng với sự phát triển của xã hội loài người và sự tiến
triển của khoa khoa học kỹ thuật người ta đã khai thác sử dụng cám gạo vào
những mục đích khác nhau như lấy dầu làm dầu ăn, làm thực phẩm chức năng,
thu nhận hoạt chất sinh học có trong cám gạo, làm mỹ phẩm, làm môi trường
nuôi cấy vi sinh vật…
Cám gạo thường có dạng bột mềm và mịn. Cám gạo có màu sáng mùi
thơm đặc trưng. Cám gạo chiếm khoảng 10 – 12% khối lượng lúa. Và là hỗn hợp
của lớp vỏ ngoài hạt gạo và lớp aloron. Được thu hồi dưới 2 dạng: Cám khô và
cám ướt. Cám khô được sấy thêm lần nữa để bảo quản lâu hơn, cám ướt sẽ được
bán cho các cơ sở nuôi cá da trơn làm thức ăn ngay.

Hình 1.1. Cám gạo

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 4




Hình 1.2. Sơ đồ lớp cám trong hạt lúa
Trong cám gạo có chứa 15 – 20% dầu cám gạo, dầu cám gạo thô có
khoảng 4% phần không xà phòng hóa, trong đó bao gồm phytosterol, sterolesters,
rượu triterpene, hydrocarbon, và tocopherols.
ɤ
- oryzanol khoảng 2% trong dầu
cám gạo thô, những phần không xà phòng hóa đã được chứng minh có hoạt tính
sinh học, tích cực dinh dưỡng và lợi ích sức khỏe (Orthoefer, F.T. 1996).
Phần không xà phòng hóa trong dầu cám gạo có thể trên 5% trong dầu cám gạo
thô, khoảng 1,5 % trong dầu cám gạo đã tinh luyện, trong khi hầu hết các loại
dầu thực vật khác khoảng 0,3 - 0,9 % trong dầu đã tinh luyện. Nhiều nghiên cứu
đã chứng minh phần không xà phòng hóa, đặc biệt là
ɤ
- oryzanol đóng vai trò
quan trọng về hoạt tính sinh học có lợi cho sức khỏe (Seetharamaiah, G.S., and
Chandrsekhara, N. 1988). Thành phần hóa học của cám gạo ở bảng sau:
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 5

Bảng 1.1. Thành phần hoá học của cám gạo
Thành phần Cám Cám trắng
Protein thô (% ) 12,0 – 15,6

11,8 – 13,0

Chất béo thô (%) 15,0 – 19,7

10,1-12,4

Sợi thô (%) 7,0-11,4

2,3-3,2

Carbohydrate (%) 31,1-52,3

51,1-55,0

Tro thô (%) 6,6-9,9

5,2-7,3

Canxi (mg/g) 0,3-1,2

0,5 - 0,7

Magie (mg/g) 5,0-13,0

6,0-7,0

Photpho (mg/g) 11,0-25,0

10,0-22,0

Phytin phot pho (mg/g) 9,0-11,0

12,0-17,0

Silica (mg/g) 6,0- 11,0

2,0-3,0

Kẽm (mg/g) 43,0-25

17,0-90,0

Vitamin B1(mg/g) 12,0-24,0

3,0-19,0

Vitamin B2(mg/g) 1,8-4,3

1,7-2,4

Niaxin(mg/g) 267-499

224-389

(Nguồn: Orthoefer, F.T. 1996)
Bảng 1.2. Thành phần của dầu cám gạo thô
Thành phần Phần trăm %
Lipid có thể hóa xà phòng 90- 96
Trung hòa lipit 88-89
Chất béo Diglycerides 3-4
Chất béo Monglycerides 6-7
Axit béo Tự do 2-4

Các loại sáp 3-4
Glycolipids 6-7
Phospholipid 4-5
Chất không xà phòng hóa lipid 4,2
Phytosterol 43
Este sterol 10
Rượu Triterpene 28
Hydrocacbon 18
Tocopherols 1
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 6

(Nguồn:
Cheruvanky, R. 2003
)
* Các chất chống oxy hóa, vitamin trong cám gạo
Trong cám gạo chứa hơn 70% hợp chất chống oxy hóa và là một trong
những nguồn giàu vitamin B tự nhiên. Các chất dinh dưỡng quan trọng khác là
tocopherol, tocotrienol, carotenoid, phytosterol, chất xơ và axit amin thiết yếu.
Ngoài những thành phần có giá trị như lycopene, flavonoid, niacin, β – canotene,
lutein/zeaxanthin, choline, inositol, biotin, phytosterol, arabinogalacta, phytate
thì cám gạo còn chứa hợp chất đặc biệt quan trọng đó là ɤ- oryzanol .
Một số thành phần quyết định hoạt tính sinh học của cám gạo
-
ɤ
- oryzanol , tocopherol, tocotrienol, phytosterol:
Là các chất chống oxy hóa mạnh chống lại các gốc tự do, nguyên nhân
gây ung thư, điều chỉnh nội tiết tố ở người già, giảm triệu chứng chống nhấp
nháy, giảm cholesterol, duy trì khả năng của não và bảo vệ chống lại bệnh
Alzheimer, điều chỉnh hệ thống nội tiết tố cho người già.

- Vitamin E :
Cám gạo giúp cân bằng hệ thần kinh, chống lại bệnh Alzheimer, duy trì
khả năng của não.Vitamin E có ngăn chặn sự oxy hóa các axit béo chưa no trong
màng tế bào, giảm tổn thương cơ bắp trong khi và sau khi luyện tập thể dục.
- Vitamin B:
Giúp chống oxy hóa, quy định lượng đường trong máu, giảm triệu chứng
trầm cảm, bảo vệ bộ nhớ, tim mạch.
- Lycopene:
Có hiệu quả gấp 2 lần β – carotene trong việc kiểm soát gốc tự do. Ngoài
ra còn có tác dụng tăng cường tính miễn dịch.
- Alanine:
Là nguồn năng lượng quan trọng cho các mô cơ, não và hệ thần kinh. Tăng
cường hệ miễn dịch bằng cách sản xuất kháng thể. Hỗ trợ chuyển hóa đường và axit
hữu cơ.
- Niacin:
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 7

Là một chất chống oxy hóa mạnh, có khả năng kích hoạt các hệ thống men
tiêu hóa, là cần thiết để chuyển đổi thức ăn thành năng lượng sinh học.
- Các chất sterol:
Có nguồn gốc thực vật từ lâu được biết đến như tác nhân làm giảm sự hấp
thu cholesterol do nó cạnh tranh với cholesterol trong việc tạo hỗn hợp vận
chuyển qua thành ruột. 3g sterol mỗi ngày ở chế độ dinh dưỡng sẽ làm giảm hấp
thu cholesterol đến 50%.
- Flavonoids:
Có khả năng nắm bắt và loại bỏ các gốc tự do và để điều chỉnh các enzym.
Bảng 1.3. Các chất chống oxy hóa có trong cám gạo
Các chất chống oxy hóa có trong cám gạo:
ɤ

- oryzanol
(2200-3000ppm)
ɤ
- oryzanol không phải là một
thành phần duy nhất. Nó là
một hỗn hợp của 20 thành
phần có tính chất chống oxi
hóa khác nhau.
Cycloartenol trans-ferulate
Cycloartenol cis-ferulate
Cycloartanol trans-ferulate
Cycloartanol cis-ferulate
Cycloeucalenol trans-ferulate
Cycloeucalenol cis-ferulate
24-Methylenecycloartanol
trans-ferulate
24-Methylenecycloartanol cis-
ferulate
24-Methylcholesterol trans-
ferulate
24-Methylcholesterol cis-
ferulate
Polyphenols
Ferulic axit

-Lipoic axit
Methyl ferulate

-Coumaric axit

-inapic axit
Isovitexin
Proanthocyanidins
Metal Chelators
Magnesium (6250-
8440)
Calcium (303-500)
Phosphorous (14700-
17000)
Carotenoids
(0.9-1.6ppm)

-Carotene

-Carotene
Lycopene
Lutein
B-Vitamins
Thiamin (22-31)
Riboflavin (2.5-3.5)
Niacin (370-660)
Pantothenic axit (36-50)
Pyridoxine (29-42)
Betaine
Dimethyl glycine
Inositol (12000-18,800)
Biotin (0.1-2.2)
Choline (930-1150)
Folic axit (0.20-0.30)
Phytates (1500-1750)

Polysaccharides
Cycloartenol-ferulic axit
glycoside
Diferulic axit complex
Diferulic axit-calcium
complex
Hemicelluloses
Arabinogalactan
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 8

Các chất chống oxy hóa có trong cám gạo:

-Sitosterol trans-ferulate

-Sitosterol cis-ferulate

Sitostenol trans-ferulate

-Sitostenol cis-ferulate
Stigmasterol trans-ferulate
Stigmasterol cis-ferulate
Stigmastenol trans-ferulate
Stigmastenol cis-ferulate
Campesterol trans-ferulate
Campesterol cis-ferulate
Tocopherols và Tocotrienols
(220-320ppm)
Tocopherols và tocotrienols
thuộc về nhóm hóa chất tương

tự nhưng tồn tại trong 10 hình
thức khác nhau đồng phân có
tính chất chống oxi hóa khác
nhau
-Tocopherol
- Tocopherol
-Tocopherol
-Tocopherol
-Tocopherol
-Tocopherol
-Tocopherol
- Tocopherol
Desmethyl-tocotrienol
Didesmethyl tocotrienol


Zeaxanthine
Phytosterols (21loại )
(2230-4400ppm)

-Sitoster l
Campesterol
Stigmasterol
Sitostenol

-Avinasterol

-Stigmastenol
Sterol glucoside
Acylsterol glucoside

Oligoglycosylsterol
Monoglycosylsterol
Cellotetraosylsitosterol

Methylsterol
Dimethylsterol
Gramisterol
Isofucosterol
Obtusifoliol
Branosterol
28-Homotyphasterol
28-Homosteasteronic
axits
6-Deoxycastasterone
β -Amyrin
Amino Axits
Tryptophan (2100)
Histidine (3800)
Methionine (2500)
Cystein (336-448)
Cystine (336-448)
Arginine (10800)
Arabinoxylan
Xyloglucan
Proteoglycan
Glycoprotein
Arabinofuranoside
Phospholipids
Phosphatidylserine
PhosphatidylCholine

Phosphatidylethanolami
ne
Lysophophatidylcholine
Lysophosphatidylethano
lamine
Enzymes
Glutathione peroxidase
Methionine reductase
Superoxide dismutase
Polyphenol oxidase
Catalase
Coenzyme Q10
Aspartate amino
transferase
Isozyme AAT-1 &
AAT-2
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 9

(Nguồn:
Friedman M.
2013
)
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 10

*Lợi ích của một số chất dinh dưỡng quan trọng trong cám gạo.
Bảng 1.4. Lợi ích của một số chất dinh dưỡng quan trọng trong cám gạo.
Dinh dưỡng Lợi ích cho sức khỏe
B-Carotene Thị giác tinh hơn, tăng trưởng thai nhi, bảo vệ tim mạch

và ung thư
Lycopene Chống oxy hóa, bảo vệ đường tiêu hóa
Lutein/Zeaxanthin Thị giác tinh hơn
Gamma-Ozyzanol Giảm cholesterol, chống oxy hóa, bảo vệ tim mạch khỏi
bị hư hỏng gốc tự do. Xây dựng cơ thể
Vitamin B Năng lượng sản xuất, chất chống oxy hoá cơ chế, quy
định lượng đường trong máu, bảo vệ tim mạch, trầm cảm,
protien tổng hợp
Choline Chức năng gan, phát triển trí não, tim mạch và bộ nhớ
Inositol Chức năng gan, trầm cảm
Biotin Thúc đẩy mạnh mẽ móng tay, tóc khỏe mạnh, và quản lý
bệnh tiểu đường
Vitamin E Chất chống oxy hóa, bảo vệ tim mạch, tiểu đường quản lý

Folic Axit Giảm bớt những huyết tố khiếm khuyết ống thần kinh
Co Enzyme Q-10 Bảo vệ tim mạch, giảm cân, tăng cường hiệu suất
Amino Axit Complex Ít gây dị ứng protein cấu hình, dễ tiêu hóa
Phytosterol Làm giảm sự hấp thụ cholesterol
Arabinogalactan Tăng cường hệ thống miễn dịch, tăng cường hoạt động
probiotic
Phytates Tăng độ bền và khả năng vận chuyển oxy, tăng cường hệ
thống miễn dịch


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 11


1.2. Hiện trạng cám gạo ở Việt Nam
Tại ĐBSCL, với khoảng 4 triệu tấn cám gạo mỗi năm, một nguồn nông

sản dồi dào mang lại nhiều lợi ích cho ngành nông nghiệp Việt Nam. Đây là
nguồn nguyên liệu rất có giá trị cho hoạt động chế biến, thức ăn thủy sản cũng
như việc trích ly dầu cám gạo, sử dụng trong sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm… ,
vẫn chưa có một biện pháp lưu trữ tối ưu.
Cám gạo chứa rất nhiều chất bổ dưỡng như đạm, béo, xơ, vitamin B1,
khoáng chất… cám xay, xát ra không được tiêu thụ ngay, ứ đọng lại, một số
dưỡng chất cần thiết bị phân hủy làm giảm giá trị dinh dưỡng, sinh ra độc tố.
Cám sẽ có mùi ôi hay còn gọi là hôi dầu, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng
đến đời sống sinh hoạt.
Bên cạnh đó còn có hoạt đoạt động của máy xay lúa góp phần gây ô
nhiễm môi trường cục bộ. Dù nhà máy không thải ra chất thải lỏng, nhưng tại
nhiều cơ sở xay xát lúa gạo hiện nay vẫn âm thầm gây ô nhiễm môi trường cục
bộ khá nghiêm trọng trên khu vực. Vỏ trấu từ các nhà máy xả trực tiếp ra môi
trường bên ngoài, bụi cám bay vung vãi khắp nơi, gây ô nhiễm môi trường
nghiêm trọng, khi hoạt động còn xả trực tiếp vỏ trấu xuống kênh mương, bụi cám
không được xử lý bằng biện pháp gom gọn hoặc phun sương, mà xả trực tiếp ra
môi trường qua các ống dẫn, luôn vượt mức từ 5 đến 10 lần độ chuẩn cho phép,
ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe, cũng như sản xuất của người dân). Bụi
quá nhiều trong không khí, không những gây lắng mà còn tạo ra hàm lượng bụi
lơ lửng rất cao ảnh hưởng xấu đến hệ hô hấp và tuần hoàn. Nếu hít phải không
khí ô nhiễm con người phát sinh nhiều bệnh tật ở mắt, mũi, đường hô hấp từ dị
ứng, viêm nhiễm tới ung thư phế quản hay ung thư phổi. Nếu nồng độ khí độc
vượt quá mức chịu đựng của cơ thể, con người có thể bị ngộ độc cấp tính và
nguy hiểm đến tính mạng.
Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cám gạo biến động rất lớn,
phụ thuộc nhiều vào kỹ thuật xay xát gạo. Trong cám gạo có rất nhiều chất xơ,
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 12

chất xơ làm hạn chế khả năng tiêu hóa, tác động lên hệ enzyme tiêu hóa của vật

nuôi và cũng làm tăng số vi khuẩn trong ruột non. Chiều dài ruột non ở lợn
khoảng 18m trong khi ở gia cầm là 120cm, do đó thời gian di chuyển trong
đường tiêu hóa ở lợn sẽ lâu hơn. Điều này giúp làm tăng khả năng khu trú vi sinh
vật của ruột non. Hoạt lực của vi sinh vật trong ruột non được ước tính theo sự
sản sinh của axít béo bay hơi (VFA). Rõ ràng hoạt lực vi khuẩn gia tăng xảy ra ở
ruột non khi lợn ăn thức ăn có hàm lượng xơ cao. Mặt khác, do một số dưỡng
chất chưa được tiêu hóa hết sẽ đi xuống ruột già, làm kích thích quá trình lên men
vi sinh ở đây. Do chất xơ hút nước nhiều gây nên môi trường thuận lợi cho các vi
sinh vật có hại phát triển và đồng thời với lượng nước tích tụ nhiều tạo áp lực
làm tăng nhu động ruột, đẩy thức ăn đi nhanh xuống ruột già khi thức ăn không
được tiêu hóa hoàn toàn. Ảnh hưởng không tốt đối với môi trường. Thông
thường, khẩu phần nhiều xơ sẽ rất khó cân đối về mặt dinh dưỡng. Khi nhu cầu
dinh dưỡng không được thỏa mãn đầy đủ sẽ kích thích lợn ăn nhiều và thải ra
nhiều phân hơn, do đó làm tăng ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi. Mặt khác,
do khả năng giữ nước của chất xơ khá cao nên lượng phân thải ra thường rất ẩm
ướt, gây khó khăn cho việc dọn rửa, vận chuyển và xử lý chất thải. Vì những hạn
chế do chất xơ gây ra nên việc sử dụng cám gạo trong khẩu phần ăn của lợn
không thể đạt được kết quả như mong đợi.
Các nhà khoa học nổi tiếng trong nước và thế giới đã khẳng định về mặt
dinh dưỡng cám trích ly lợi thế vượt trội hơn so với các loại cám thông thường.
Cám ly trích có ẩm độ thấp, giàu đạm, vitamin và khoáng chất, hàm lượng dầu
thấp, thời gian tồn trữ lên đến 1 năm và hoàn toàn không có độc tố aflatoxin.
Ngoài ra, cám ly trích còn có nhiều tác động tích cực đến chất lượng và sản
lượng philê, độ tăng trưởng, tỉ lệ sống của cá nuôi. Cám trích ly dầu rất thích hợp
trong phối chế thức ăn chăn nuôi, thủy sản do độ kết dính cao, ít hao tốn, giúp
giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các thành phần hóa học của cám trích ly có
nhiều ưu điểm hơn so với cám sấy thông thường. Trong quá trình trích ly cám
gạo có một lượng dung môi thải từ quá trình trích ly thường được thu gom để
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 13

chưng cất, thu hồi thành dung môi sạch để sử dụng lại. Việc thu hồi dung nhằm
giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường, tiết kiệm chi phí và thời gian chiết.
Từ sự cấp bách cần giải quyết vấn đề cám gạo, nguồn phụ phẩm lớn của
cả nước. Chúng tôi tiến hành sử dụng cám gạo trích ly sản xuất chế phẩm ɤ-
oryzanol để chế biến thực phẩm chức năng, đóng góp vào sự phát triển ngành
nông nghiệp Việt Nam.
1.3. Các ứng dụng của cám gạo
1.3.1. Sử dụng cám gạo làm thức ăn chăn nuôi.
Cám đóng vai trò là chất dinh dưỡng chính cho cá, cung cấp một lượng
lớn vitamin, khoáng, chất béo và protein. Đối với loại cám gạo chăn nuôi thì phải
pha trộn thêm một số chất nữa để đạt đủ mức dinh dưỡng cần thiết được yêu cầu
trong chăn nuôi.
1.3.2. Sử dụng cám gạo lấy dầu
Ngoài là thức ăn cho chăn nuôi, cám gạo có thể được sử dụng vào các lĩnh
vực khác. Đây là một nguồn nguyên liệu rẻ và dồi dào với thành phần dinh
dưỡng tốt. Cám chứa nhiều chất chống oxy hóa có lợi cho sức khỏe con người.
Cám có chứa nhiều vitamin và chất béo chưa bão hòa rất tốt cho sức khỏe. Vì
vậy ở các nước phát triển, cám được dùng trích ly dầu. Dầu cám sau khi thu được
có rất nhiều ứng dụng như các loại dầu thông thường khác. Dầu cám cũng có thể
được cho vào các loại thực phẩm với tác dụng bổ sung thêm các chất béo không
no mà cơ thể không tự tổng hợp được. Với lượng vitamin E và nhóm B dồi dào,
dầu cám cũng được ứng dụng trong lĩnh vực mỹ phẩm và y học làm các loại kem
dưỡng gia hoặc thực phẩm chức năng.
1.3.3. Cám gạo dùng xử lý nước thải
Tận dụng các nguyên liệu đời thường là cám gạo, đất sét, phụ phẩm và
chế phẩm EM. Được biết chế phẩm này thành phần bao gồm rất nhiều các loài vi
sinh vật có lợi khác nhau trong đó có một số thuộc nhóm vi khuẩn lactic, vi
khuẩn quang hợp, nấm men, nấm mốc sống cộng sinh và có khả năng góp phần
phân hủy các chất có trong nước thải. Hỗn hợp này được tạo thành hình tròn vi